一种改善灵敏度的频谱分析仪制造技术

技术编号:15722502 阅读:114 留言:0更新日期:2017-06-29 05:05
本发明专利技术涉及一种改善灵敏度的频谱分析仪,包括:依次串联的多级混频器,在每级混频器之后均串联相应级的中频放大器和中频滤波器;在最后一级混频器和数字中频模块之间设置可变衰减电路,所述可变衰减电路与所述最后一级混频器、最后一级中频放大器、所述最后一级中频滤波器相串联;所述可变衰减电路根据射频前端的不同通道相应设置不同的偏压,利用所述偏压改善频谱分析仪的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种改善灵敏度的频谱分析仪
本专利技术涉及频谱分析仪
,特别涉及一种改善灵敏度的频谱分析仪。
技术介绍
频谱分析仪是一种用来对被测信号进行频谱分析的接收机,可以测量未知信号的频率、幅值、失真等相关参数,通常具有很宽的频率和幅值测量范围。主要应用于基站维护、电子产品研发、生产等领域。频谱分析仪又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。频谱分析仪的主要技术指标有频率范围、分辨力、扫频速度、灵敏度、显示方式和假响应、显示平均噪声电平(DANL)等,显示平均噪声电平(DANL)决定了频谱分析仪可测量的最小信号幅度。如图1所示,为传统的频谱分析仪的工作原理图。输入射频信号经过多次变频将频率较高的信号改变为数字中频模块可处理的低频信号。由于是多次混频,所以必然要求提供多个本振信号。在这一转变过程中,由于混频器本身的特性决定,会产生无用边频及非线性杂散等,为了保证信号频谱的纯度,就需要用滤波器将不需要的信号滤除。基于图1的基础上,本公司对频谱分析仪进行了改进。如图2所示,为改进型频谱分析仪的工作原理图。该频谱分析仪采用三级混频的方案实现。射频信号输入至S1、S2开关,目的是根据扫频频率将信号分成多个频段(通道)分别处理,以频段1为例,SPDT开关输出的信号依次经过滤波器1及电阻衰减网络后输出给第一混频器,滤波器1的主要作用是滤除输入信号中的镜像频率,电阻衰减网络是用于调整该通道信号幅度。第一混频器将射频输入信号与第一本振信号相混频,输出经过第一中频滤波器滤波后,产生第一中频信号作为S4开关的一路,输入至第二混频器。频段2与频段1在第二混频器前的处理方式一致。各频段的第一中频信号在第二混频器前合为一路,输入至第二混频器,第二混频器将第一中频信号与第二本振信号相混频,输出经过第二中频滤波器滤波后,产生第二中频信号;第三本振产生第三混频器的本振信号,第三混频器将第二中频信号与第三本振信号相混频,输出经过第三中频滤波器滤波后,产生第三中频信号;第三中频信号输入至数字中频处理模块进行处理。在该方案中,输入射频信号在第二混频器前分成多个频段进行分别处理,由于信号传输路径不同以及混频器、滤波器、开关等器件的插入损耗不同,若没有电阻衰减网络调整信号幅度的话,各个频段第一中频信号输入第二混频器的幅度是相差比较大的。第一中频信号在第二混频器前合成一路后,后级信号传输路径都是一样的,且传输路径上没有能可控调整信号幅度的装置。导致各频段输入至数字中频处理模块的信号幅度差别比较大的,经过数字中频采样、处理及整机校准后,整个测量频段的频率响应平坦度比较差。通常为了尽量优化整个频段的频率响应平坦度,会调整各频段信号经过各级混频处理后进入ADC的幅度尽量相等。本方案中在第一混频器前各个频段分别加电阻衰减网络(衰减网络的衰减量可能为0)就是为了实现此目标。电阻衰减网络也是实现此目标电路最简单,成本最低,最易实现的方法。根据级联系统的噪声系数理论可知,系统的总噪声系数主要取决于系统第一级有增益器件前的噪声系数,越靠系统后级的网络对系统的噪声系数影响越小。该方案的缺点是,为了改善整个频段的频率响应平坦度,在插入损耗小的信号通道上通过增加电阻衰减网络,刻意增加了插入损耗,即增大了噪声系数。而电阻网络位于第一混频器前,系统在第一混频器前没有增益,因此增加电阻网络引入的噪声系数增加对整个接收系统噪声系数增大影响非常大,电阻网络噪声系数增加1,整个接收系统噪声系数也增加1。频谱仪DANL是与噪声系数直接相关的指标,系统噪声系数变大,DANL变大,频谱仪的接收灵敏度性能变差。
技术实现思路
为解决现有技术的问题,本专利技术提出一种改善灵敏度的频谱分析仪,通过更改可变衰减电路在频谱分析仪的电路中的位置,将可变衰减电路置于系统的最后一级混频器之后,既可以更方便准确的满足现有方案改善频率响应平坦度的要求,又可以解决现有方案存在的引入衰减网络对系统噪声系数影响较大的问题。为实现上述目的,本专利技术提供了一种改善灵敏度的频谱分析仪,包括:依次串联的多级混频器,在每级混频器之后均串联相应级的中频放大器和中频滤波器;在最后一级混频器和数字中频模块之间设置可变衰减电路,所述可变衰减电路与所述最后一级混频器、最后一级中频放大器、所述最后一级中频滤波器相串联;所述可变衰减电路根据射频前端的不同通道相应设置不同的偏压,利用所述偏压改善频谱分析仪的灵敏度。优选地,所述可变衰减电路设置在所述最后一级混频器和所述最后一级中频放大器之间。优选地,所述最后一级混频器的输出端与所述可变衰减电路的一端相连,所述可变衰减电路的另一端与所述最后一级中频放大器的输入端相连,所述最后一级中频放大器的输出端与所述最后一级中频滤波器相连。优选地,所述最后一级混频器与所述最后一级中频滤波器直接相连,所述最后一级中频滤波器的输出端与所述可变衰减电路的一端相连,所述可变衰减电路的另一端与所述最后一级中频放大器相连。优选地,所述最后一级混频器与所述可变衰减电路的一端直接相连,所述可变衰减电路的另一端与所述最后一级中频滤波器的一端相连,所述最后一级中频滤波器的另一端与所述最后一级中频放大器相连。优选地,所述可变衰减电路由至少两级PIN二极管串联构成。优选地,所述可变衰减电路为数控衰减器或电压控制衰减器。优选地,所述可变衰减电路的输出电压的等效表达式为:Vo表示射频信号到达可变衰减电路时的电压值;Ro表示可变衰减电路之前的电路等效阻抗;RL表示可变衰减电路之后的电路等效阻抗;Rv表示可变衰减网络的等效阻抗。上述技术方案具有如下有益效果:本技术方案有利于改善频谱仪的DANL性能,且对频率响应平坦度的调整更方便、准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统的频谱分析仪的工作原理图;图2为改进型频谱分析仪的工作原理图;图3为三级级联系统的等效原理图;图4为本专利技术提出的一种改善灵敏度的频谱分析仪电路原理图;图5为可变衰减电路的等效电路图;图6为本实施例的频谱分析仪的电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本技术方案的工作原理:如图3所示,为三级级联系统的等效原理图。根据级联系统的噪声系数理论,推导出级联系统输出总的噪声系数为:其中,F1、F2、F3分别表示级联系统中第一级、第二级、第三级的噪声系数,分别表示级联系统中第一级、第二级的增益。从该公式可以看出,系统前几级的噪声系数对系统影响最大。为了降低级联系统的噪声系数,必须降低第一、二级的噪声系数并适当提高它们的增益,以降低各级噪声对系统的影响。如果第一级没有增益,反而有损耗,对降低系统的噪声系数是非常不利的。由于现有技术中的第一级混频器前没有放大电路,直接在第一本文档来自技高网
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一种改善灵敏度的频谱分析仪

【技术保护点】
一种改善灵敏度的频谱分析仪,包括:依次串联的多级混频器,其特征在于,在每级混频器之后均串联相应级的中频放大器和中频滤波器;在最后一级混频器和数字中频模块之间设置可变衰减电路,所述可变衰减电路与所述最后一级混频器、最后一级中频放大器、所述最后一级中频滤波器相串联;所述可变衰减电路根据射频前端的不同通道相应设置不同的偏压,利用所述偏压改善频谱分析仪的灵敏度。

【技术特征摘要】
1.一种改善灵敏度的频谱分析仪,包括:依次串联的多级混频器,其特征在于,在每级混频器之后均串联相应级的中频放大器和中频滤波器;在最后一级混频器和数字中频模块之间设置可变衰减电路,所述可变衰减电路与所述最后一级混频器、最后一级中频放大器、所述最后一级中频滤波器相串联;所述可变衰减电路根据射频前端的不同通道相应设置不同的偏压,利用所述偏压改善频谱分析仪的灵敏度。2.如权利要求1所述的频谱分析仪,其特征在于,所述可变衰减电路设置在所述最后一级混频器和所述最后一级中频放大器之间。3.如权利要求2所述的频谱分析仪,其特征在于,所述最后一级混频器的输出端与所述可变衰减电路的一端相连,所述可变衰减电路的另一端与所述最后一级中频放大器的输入端相连,所述最后一级中频放大器的输出端与所述最后一级中频滤波器相连。4.如权利要求2所述的频谱分析仪,其特征在于,所述最后一级混频器与所述最后一级中频滤波器直接相连,所述最后一级中频滤波器的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员:张弘王悦王铁军李维森
申请(专利权)人:苏州普源精电科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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